探究硫酸铜溶液中的绿色沉淀

河北省曲阳县下河中学 黄会敏

化学兴趣小组的同学们在实验室做铁丝与硫酸铜溶液反应的实验时，用烧杯配制硫酸铜溶液。他们发现新配制的硫酸铜溶液有些浑浊，静置后观察，烧杯底部有浅绿色固体沉淀物。同学们产生了疑问：这些绿色沉淀的主要成分是什么呢？于是，他们决定对此进行探究。

经过分析和讨论，同学们认为该绿色固体可能是硫酸铜晶体长期放置变质生成的，也可能是其中本来就含有的杂质。它存在于硫酸铜晶体的样品中，很可能是含有铜元素的化合物。同学们查阅资料后得知：在铜的化合物中，碱式碳酸铜是绿色固体，且不溶于水。由此，他们初步推测，该绿色固体沉淀可能是碱式碳酸铜，俗称“铜绿”。

为了验证这一推测，同学们又一次查阅资料，了解到碱式碳酸铜的两条重要的化学性质：一是受热易分解，能生成氧化铜、水和二氧化碳气体；二是遇酸能反应，生成盐、水和二氧化碳。围绕碱式碳酸铜的这些性质，同学们开始了实验探究。

首先，配制适量硫酸铜溶液，将沉淀过滤、洗涤、干燥，得到少量浅绿色粉末状固体（如图1）。然后，将固体分成两份，分别加入到两支试管中，具体实验操作及现象如下：

图1

实验一：向第一支试管中加入稀盐酸，并将蘸有澄清石灰水的玻璃片放在试管口，观察到有气泡冒出，得到蓝色溶液（如图2），澄清石灰水变浑浊，证明该绿色固体能与酸反应生成二氧化碳气体。

图2

实验二：用酒精灯给第二支试管中的固体加热，将生成的气体通入澄清石灰水中，观察到绿色固体变黑，试管内壁有小水珠生成，澄清石灰水变浑浊（如图3），证明该绿色固体遇热能分解，生成黑色粉末状固体、水和二氧化碳。

图3

通过实验探究发现，绿色沉淀物的化学性质与碱式碳酸铜基本一致，因此同学们确定它就是碱式碳酸铜。但小明又提出一个疑问：碱式碳酸铜受热能分解生成黑色固体氧化铜、水和二氧化碳，那实验二中生成的黑色固体到底是不是氧化铜呢？

为了验证实验二中生成的黑色固体是否为氧化铜，同学们又做了进一步探究。他们向实验二试管中的黑色固体中滴加稀盐酸，发现黑色固体逐渐减少，生成翠绿色溶液。同学们觉得这一现象很奇怪，咨询老师后得知，氯化铜的浓溶液为绿色，稀溶液为蓝色。于是，同学们又取少量该绿色溶液，加入蒸馏水稀释，溶液变为蓝色（如图4）。由此可知，该蓝色溶液为氯化铜溶液，实验二试管中生成的黑色固体是氧化铜。

图4

根据以上探究结果，同学们得出最终结论：他们所配制的硫酸铜溶液中的绿色沉淀是碱式碳酸铜。